KESKUSTELU

Auringonvalo on lämpösäteilyä, jonka maanpinta absorboi ja lämpenee.
'Himmentävä' oli lainausmerkeissä, koska se oli tarkoitettu helposti ymmärrettäväksi sanaksi kuvaamaan sitä, että ilmakehä ei ole läpinäkyvä IR-alueella.
"(kuin mikä?)" = aurinko. Maan pinnan lämpötila on huomattavasti alhaisempi kuin auringon pinnan, joten sen lähettämän lämpösäteilyn allonpituushuippu on eri taajuusalueella.


Jälleen voi todeta, että kasvihuoneilmiötä ei ole vielä kumottu.

Viitesivusi on poistettu? Mikä on hyvä, koska väitteesikään ei pidä paikkaansa.


Auringon säteilyä on noin 50% näkyvän valon alueella ja 50% lämpösäteilyn alueella. Noin kolmas osa valosta heijastuu takaisin avaruuteen.
Tietojesi puutteellisuudesta johtuen et voi todeta mitään kasvihuoneilmiön olemassaolosta.

Edellä esitin mielestäni selkeän kuvauksen kasvihuoneilmiön mekanismista. Paco väitti sen rikkovan ainakin lämpöopin 2. pääsääntöä, mutta ei kyennyt osoittamaan miten. Keskustelu näyttää edenneen minun kuvauksestani Pacon kuvauksen käsittelyyn. Hänen asiallisin yrityksensä oli tämä. Vastaukseni ei nähtävästi vakuuttanut Pacoa ja hän ilmeisesti uskoo esimerkkinsä kumovan kasvihuoneilmiön. Käyn esimerkin seuraavassa läpi.


15C maanpinta säteilee siis 390 W/m2. Vain osa siitä pääsee suoraan avaruuteen. Sanotaan esimerkiksi 20%. Siten Maapallon säteilystä 78 W/m2 lähtee suoraan maanpinnasta ja ilmakehän osalle jää 240-78=162 W/m2.

Esimerkissään Paco antaa ilmakehälle yhden lämpötilan. Ilmeisesti lämpötila on vakio paksuuden yli. Silloin se säteilee yhtä paljon ylöspäin avaruuteen kuin alaspäin maanpintaan. Maanpintaan kohdistuu siis sekä Auringon säteily että ilmakehän alassäteily (ns. takaisinsäteily). 240+162=402 W/m2. Maanpinta saa siis 402-390=12 W/m2 enemmän säteilyä kuin itse säteilee. Se ei kuitenkaan tarkoita fysiikan lakien rikkoutumista. Se on mahdollista, koska maanpinnasta siirtyy lämpöä ilmakehään muullakin tavalla (johtumalla, kulkeutumalla, haihtumalla) kuin säteilemällä.

Tarkistetaan vielä ilmakehän energiatasapaino. Se saa maanpinnasta säteilyä 390-78=312 W/m2 ja lämpöä muuta kautta 12 W/m2. Yhteensä 324=2*162 W/m2. Koko järjestelmä sekä osajärjestelmät ovat tasapainossa. Koko homma toimii Auringon energialla, ikiliikkujaa tai lämpöpumppua ei tarvittu.

Entä mikä on ilmakehän lämpötila? Sitä ei annetuilla tiedoilla voi laskea, mutta oletetaan nyt, että esimerkin ilmakehä säteilee kuin mustakappale muilla aallopituuksilla kuin "sätelyikkunassa" josta maanpinnan säteily pääsee avaruuteen. Oletetaan, että kokonaissäteilyteho on noin 80% mustankappaleen säteilystä. Silloin 162=0.8*s*T⁴, josta lämpötilaksi saadaan 244K eli -29C. (Ei siis -15C, mutta ehkä siihen päästään jollain muilla oletuksilla)

Päädyin siis Pacon teesiin, että kylmemmästä (ilmakehä) siirtyy lämpöä lämpimämpään (maanpinta)! No, en nyt ihan. Maanpinnasta siirtyi 324 W/M2 ilmakehään ja päinvastaiseen suuntaan vain 162 W/m2. Nettosiirtymä on siis 162 W/m2 lämpimämmästä kylmempään. Eli fysiikan lakeja ei rikottu eikä kasvihuoneilmiötä ei kumottu.

Pitkä laskelma, mutta lähtökohta on väärä, ilmakehä ei säteile ylös ja alas vaan kaikkiin suuntiin. Pelkästään tämä antaa laskuesimerkille nollaa lähellä olevan totuusarvon.
Lisäksi
- millä perusteella otetaan, että maan säteilystä 20% päätyy avaruuteen ja loput sieppaa ilmakehä?
- on jäänyt huomaamatta, että ilmakehän on lämmönjohtumis ja kuljetusprosesseissa maan pinnan kanssa
- ilmakehä ei ole homogeeninen
- ilmakehä ei ole mikään musta kappale.

Jos kasvihuoneilmiön hyvin tunnetut lähtökohdat
- maan saama säteily auringosta on 240 W/m2
- maan keskilämpötila on noin 15 C
- kasvihuoneilmiön johdosta maan pintalämpötila on mustan kappaleen säteilylaista laskettuna 33 C astetta lämpimämpi kuin maa ilman kasvihuonekaasujen vaikutusta
johtavat siihen, että kylmemmästä ilmakehästä siirtyy lämpöä 150 W/m2 lämpimämpään maahan ilman ulkopuolista työtä, kasvihuoneilmiö käsite on fysiikan 2.pääsäännön vastainen ja siten mahdoton.
Tässä laskussa ei kikkailla ylös ja alas säteilyn kanssa eikä tehdä lisäoletuksia tulevien ja lähtevien säteilyjen määristä eikä myöskään ilmakehän lämpötilasta eikä muista ominaisuuksista.
(Laskelmassani oli ilmakehän lämpötilan keskiarvioksi otettu -15 C, jotta voitiin laskea jokin arvio tarvittavalle ulkopuoliselle työlle.)

Ongelman ydin on siinä, että Paco haluaa tulkita termodynamiikan toisen pääsäännön siten, että kylmemmästä kappaleesta ei voisi siirtyä energiaa yhtään lämpimämpään päin.
Asiahan ei ole näin, vaan termodynamiikan pääsääntö väittää vain, että nettosiirto ei voi olla kylmemmästä lämpimämpään.

Mikä tahansa kappale jonka lämpötila on yli absoluuttisen nollapisteen, säteilee lämpöenergiaa ulospäin. Tämän lämmön voi vastaanottaa myös kuumempi kappale. Kuumempi kappale säteilee kuitenkin enemmän kuin vastaanottaa kylmemmästä kappaleesta, jolloin nettosiirto on kuumemmasta kylmempään.

Kasvihuoneilmiö ei riko tätä pääsääntöä.

Kun käsitellään asioita "keskimäärin", niin tuloksena on usein 0D malli kuten sinun esimerkkisi. Sellaisessa ei ole suuntia vain osien suhteita. Minun olisi siis pitänyt jättää sanat 'ylöspäin' ja 'alaspäin' pois lauseesta Pyydän anteeksi aiheuttamaani sekaannusta. Sanoilla ei kuitenkaan ole mitään vaikutusta esimerkin tuloksiin eivätkä ne mitenkään nollaa minun uudelleen laskemaa laskuesimerkkiäsi.


Ryhdytkin yhtäkkiä viilaamaan pilkkua. Kirjoitit esimerkissäsi
ja edellisen viestisi lopussa tunnustatMinäkin yritän vain saada esimerkin lasketuksi niin kuin se pitäisi laskea. Itse prosenttiluvulla ei ole merkitystä. Se on mukana vain kuvaamassa osuutta, joka maanpinnan säteilystä pääsee ilmakehän läpi avaruuteen.


Tämä on sinun esimerkkisi. Itse kuvasit ilmakehän lämpötilajakautumaa yhdellä luvulla.


Ei niin. Totesinkin
Tarkoitus oli vain saada jonkinlainen arvio ilmakehän lämpötilalle, että pääsin suosikkivätitämääsi. Ei luulisi sinun valittavan. Ilmakehän lämpötilasta tuli paljon maanpintaa alhaisempi


Kuten edellä soitin laskemalla esimerkkisi alusta lopuun, mitään tuollaista ei tapahdu.



Jos laskussasi ei toteudu koko Maapallon säteilytasapaino tai jomman kumman osajärjestelmän, ilmakehän tai maanpinnan, energiatasapaino, niin laskusi on täysin arvoton.

Venus vastaanottaa auringonsäteilyä etäisyydellään aika tarkkaan 2 kertaa niin paljon kuin Maa (etäisyys 0.72 AU). Wikipedian mukaan Maan albedo on 0.3 ja Venuksen 0.65. Näin ollen Maan absorboima säteily on n. 10% enemmän kuin Venuksen. Myös emittoiduissa säteilyissä pätee sama suhde (koska ollaan likimain tasapainotilassa).

Maan keskimääräistä säteilylämpötilaa en löytänyt, mutta tropiikissa se on n. 290 K. Keskiarvo lienee kuitenkin yli 270 K. Näin ollen tuo Venuksen 232 K ei oikein tunnu oikealta.

Venus on pikkaisen hankala tapaus. Jokseenkin kaikki aurinko-venus -vuorovaikutus tapahtuu kaasukehässä, joka on niin paksu, että auringon säteilystä vain hyvin vähäinen osa yltää venuspinnalle. Kaasukehän yläosissa on myös alue, jossa ilmanpaine on suunnilleen maanpintaa vastaava ja lämpötilakin mukavat 290K. Mukava ympäristö elämälle, ellei olisi niitä rikkihappopilviä ja ultraviolettisäteilyä...

Venus ei kuitenkaan ole ilmastonmuutoksellisesti mikään erityisen mielenkiintoinen vertailukohde. Venuksen tie kun ei ole meidän tiemme. Maapallon ilmastossa kun on enemmän kuin ne kolme katastrofiennustajien tasapainotilaa: jääkausi, nykytila ja venuksen kaltainen.

Otetaan sitten tällainen laskelma. Kaikki luvut ovat keskimääräisiä. Maan pintalämpötilasta johtuen maa säteilee 390 W/m2. Ilmakehän absorboi tästä lämpösäteilystä 300 W/m2 ja loput 90 W/m2 katoaa avaruuteen. Ilmakehä säteilee takaisin maahan 150 ja avaruuteen toisen puolen 150 W/m2. Säteilytasapaino vallitsee. Maa saa auringon säteilyä 240 W/m2 ja ilmakehän säteilyä 150 W/m2 = 390 W/m2. Avaruuteen menee 90 ja 150 W/m2 = 240 W/m2.
Oletetaan, että kasvihuonekaasut lisääntyvät ja ilmakehä alkaa absorboida maan säteilystä 8 W/m2 enemmän eli yhteensä 308 W/m2. Muodostamalla yhden muuttujan yhtälö saadaan muut säteilyarvot määrättyä. Suoraan ulos säteilee nyt 86 W/m2 maahan ilmakehästä 154W/m2. Auringon säteily on pysynyt muuttumattomana, joten maa säteilee nyt säteilytasapainon vuoksi 394 W/m2. Säteilyn lisääntymisestä johtuen maan pintalämpötila on siten 15,72 astetta. Lämpötilan nousu on 0,72 astetta.
Näinhän se menee?
Muuten hyvä, mutta kaikkien tämän tyylisten laskelmien virhe on siinä, että niissä kylmemmästä ilmakehästä oletetaan tulevan lämpöä säteilynä takaisin lämpimämpään maahan. Koska laskut eivät perustu fysiikkaan, ne eivät ole luotettavia.

En ryhtynyt tarkistamaan laskujasi. Oleellinen tulos on oikein: maanpinta lämpenee, kun ilmakehä estää suurempaa osaa pinnan säteilystä pääsemästä suoraan avaruuteen.


Tähän kiteytyy sinun käsityksesi siitä, että kasvihuoneilmiö rikkoo fysiikan lakeja. Se väärinkäsitys. Kyse on lämmön nettosiirrosta. Esimerkissä maanpinta siis lämmittää ilmakehää. Etsi käsiisi joku lämmönsiirtymistä käsittelevä oppikirja. Katso siitä esimerkki, jossa kaksi rautalevyä laitetaan vierekkäin.

Jotta tämäkään asia ei menettäisi mielenkiintoisuuttaan, eikä kävisi liian yksinkertaiseksi, niin tuon esille muutaman näkemykseni asiaan.

"Maanpinta lämpenee", kun aurinko paistaa siihen, ja ilmakehä kuljettaa osaa tästä lämmöstä pinnalta ylöspäin kaasukehään, jossa sitten tarpeeksi korkealla voi tapahtua jopa säteilyä ilmakehän molekyylien toimesta.
Näin siis päivällä.

Yöllä tilanne on se, että mikäli ilmaan on sitoutunut riittävästi vettä, niin se hidastaa lämmön siirtymistä maanpinnasta avaruuteen, ilman vettä siirtyminen on huomattavasti nopeampaa, kuten autiomaa-olosuhteista tiedämme.
Eli ilmakehä ilman vettä on varsin läpinäkyvä sille aallonpituudelle, jota auringon lämmittämä maa edustaa.

Muutenkin, kun tarkastellaan ilmakehän kykyä absorboida joitain aallonpituuksia, niin jokseenkin poikkeuksetta tarkastelun alaisena on se säteilyspektri joka tulee auringosta, ja se säteily joka poistuu maanpinnalta jää vähemmälle tarkkailulle.
Korjatkaa toki jos olen väärässä, mutta tälläistä säteilykuviota en tällä tiedepalstalla muista nähneeni.

Edelleen, maanpinnan paineessa ilmakehässä ei tapahtune kovinkaan merkittäviä säteilyitä, vaan lämpö siirtyy molekyylien lämpöliikkumisena molekyyleistä toisiin, ja ilmamassan liikkeinä ilmakehässä ylipäätään, merkittävän osan läpäistessä ilmakehän suoraan avaruuteen.

Edellä esitetystä johtuen, ilmakehän kyky sitoa lämpöenergiaa on suorassa suhteessa sen massaan, eikä suinkaan tässä massassa mahdollisesti ilmeneviin absorptio-ominaisuuksiin, jotka eivät pääse merkittävästi esille.

Ilmakehä siis varaa hieman lämpöä, ja varauskyky näyttäisi olevan hyvin riippuvainen ilman sisältämän veden määrästä.

Nuo edelliset tälläisinä pikaisina pohdintoina, ja niitä voi halutessaan pohtia edelleen, tai sitten ylenkatsoa, jos niin välttämättä haluaa.

CO2 -pitoisuuden nousu nostaa maanpinnan lämpötilaa, koska ilmakehän alassäteily maanpintaan nousee. Mutta tämä pätee vain jos lämpötila laskee korkeuden funktiona. Tilanteessa, jossa lämpötilajakauma on käänteinen (tiettyyn korkeuteen asti), maanpinta jäähtyy pitoisuuden noustessa. Tämä johtuu siitä, että säteilevä kerros siirtyy alemmaksi, jolloin myös säteilylämpötila muuttuu CO2 -kaistalla.

Jospa kokeiltaisiin koe kaasukammiolla, mustalla kappaleella säteilylähteellä ja vaihdettavalla kaasukoostumuksella ja paineella, mitattaisiin lämpösäteilyn muutos. Skaalaus ei taida olla ratkaiseva seikka tulosten suhteen? Lämpötila tosin on.

Ämpee kirjoitti hyvin eikä siihen ole lisättävää, mutta heitetään lisää löylyä laskupuolella.

IPCC-klimatologit laskevat maapallon keskilämpötilan ilman ilmakehän kasvihuonevaikutusta yksikertaisesti siitä, että auringon säteilystä tulee maapallon isoympyrälle 0,7*1380W/m2 (30 prosenttia heijastuu ilmakehästä avaruuteen). Koska maapallon pinta-ala on 4 kertaa isoympyrä, maanpinta saa säteilyä keskimäärin neljäsosan koko säteilystä ja siis 240 W/m2. Kaikkien tuntema keskilämpötila lasketaan Stefan-Bolzmannin laista Tk = (240/5,67E-8)^0,25 = 255 K = -18 C.
Keskiarvossa siis kuvitellaan maan säteilevän tuon 240 W/m2 kylmiltä napaseuduilta ja lämpimältä päiväntasaajalta. Jos kuitenkin huomioidaan eri alueitten saamat säteilymäärät tulee vähän komplisoitujen laskujen jälkeen keskiarvoon kerroin 2^(3/2)/5 = 0,57 ja keskilämpötilaksi saadaan 0,57*255 = 145 K = -128 C. (Periaate on esitetty G&T:n artikkelissa luvussa 3.7.4)
Oletetaan, että klimatologien käsitteet säteilytasapaino ja takaisin säteily ovat tosia sekä ilmakehä absorboi kaiken maanpinnalta lähtevän säteilyn. Päädytään siihen, että ilmakehä säteilee avaruuteen 240 ja maan pinnalle 240W/m2. Tästä syystä maanpinnan tulee säteillä 240+240=480 W/m2. Laskemalla jälleen lämpötilan keskiarvo, saadaan 0,57*(480/5,67E-8)^,25 = 173 K = -100 C.
Näemme, että jos keskilämpötila lasketaan fysikaalisesti oikein päädytään lukuihin joissa ei ole järkeä. Siispä kasvihuoneilmiö on pelkkä laskuvirheisiin perustuva fiktio.

Missä ollaan metsässä? Siinä, ettei maan ja merien lämpökapasiteettia huomioida ja ilmakehän lämmönsiirtokykyä ei ole huomioitu. Myöskään maan sisäisen lämpölähteen tuoma energia tuntemattomana lähteenä on jätetty laskuista pois.